O nanobodo gerado pela ALPACA neutraliza uma proteína essencial para a infecção pelo herpes

Queimando, bolhas, dor: mais de 40 milhões de pessoas em todo o mundo estão infectadas com o vírus do herpes todos os anos. O vírus pode representar uma séria ameaça para recém -nascidos e pessoas com sistemas imunológicos enfraquecidos. Pesquisadores de Hamburgo e Göttingen agora geraram um mini-anticorpo que neutraliza uma proteína essencial para a infecção. As descobertas, publicado em Naturezamantenha a promessa de novas terapias para tratar e prevenir infecções graves de herpes em um futuro próximo.

Uma vez infectado, o vírus do herpes permanece no corpo por toda a vida. Os afetados carregam uma infecção latente. Ele se esconde do sistema imunológico em células nervosas e espera, em grande parte inativa, pelo tempo certo. Quando surge a oportunidade – por exemplo, quando o sistema imunológico está enfraquecido ou sob estresse – o vírus se multiplica novamente para infectar novos “hosts”.

Cerca de 60% da população humana carrega o vírus herpes simplex tipo 1 (HSV-1), que geralmente causa lesões faciais da pele, conhecidas como feridas a frio. Quase 20% têm herpes genitais, que são causados ​​principalmente pelo herpesvírus relacionado HSV-2, mas também pelo HSV-1.

O que é principalmente doloroso e desagradável para indivíduos saudáveis ​​pode ter consequências drásticas, às vezes fatais, para pessoas com condições pré-existentes. Casos graves podem afetar o sistema nervoso central. Os recém -nascidos estão particularmente em risco: se a mãe tiver uma infecção ativa do herpes, a criança poderá facilmente infectar durante o nascimento. Esse herpes neonatal geralmente resulta em danos neurológicos permanentes e pode até ser deadly para a criança.

Os medicamentos atualmente no mercado são eficazes apenas no caso de uma infecção ativa do herpes e não podem ser usados ​​profilaticamente ou no caso de uma infecção latente e não ativa.

Proteínas fundembrasas celulares

Para infectar uma célula hospedeira, o herpesvírus as doca primeiro em sua membrana da célula externa. Depois disso, funde seu envelope de membrana com o da célula hospedeira. O vírus libera seu materials genético na célula atacada para produzir novas cópias de si.

Uma proteína -chave para essa fusão é uma proteína especial denominada glicoproteína B (GB). É “carregado de energia” e usa essa energia para fundir o envelope do vírus com a membrana celular, permitindo assim que o materials genético viral penetre nas células.

Durante esse processo de fusão, o GB altera sua forma tridimensional. Portanto, seria um alvo promissor para drogas. No entanto, até agora não existem agentes antivirais que visam GB, pois as regiões críticas da proteína são inacessíveis ou protegidas.

Researchers on the Leibniz Institute for Virology (LIV), the College of Hamburg (UHH), and College Medical Heart Hamburg-Eppendorf (UKE) based mostly on the Heart for Structural Techniques Biology (CSSB) in Hamburg, and the Max Planck Institute (MPI) for Multidisciplinary Sciences in Göttingen have trapped the gB complicated in its beforehand elusive fusion-ready type.

Eles determinaram sua estrutura de alta resolução por microscopia eletrônica criogênica (crio-EM), processamento de imagens e modelagem estrutural. Os microscópios e as técnicas de ponta disponíveis nas instalações avançadas de luz e fluorescência do CSSB e instalações crio-EM permitiram esse trabalho.

A equipe de Göttingen isolou um mini-anticorpo, conhecido como um nanoborpo, de uma alpaca imunizada. Esse nanobodo neutraliza o GB em concentrações muito baixas. Ele se liga à forma pronta para fusão de GB e bloqueia os movimentos e a liberação de energia necessária para a fusão da membrana.

Alpacas, lhamas e outros camelos possuem anticorpos que são estruturalmente mais simples do que um anticorpo típico de mamíferos. No laboratório, eles podem ser reduzidos em tamanho para formar os chamados nanobodos. Em Hamburgo, os pesquisadores do laboratório de Kay Grünewald, chefe do Departamento de Biologia das Células Estruturais da LIV, UHH e CSSB, produziram uma preparação de proteínas GB que os colegas de Göttingen então usaram para imunizar uma alpaca, desencadeando a produção de anticorpos.

“O estresse em nosso alpaca max period muito baixo, comparável a uma vacinação e exame de sangue Em humanos, “explica Dirk Görlich, diretor do MPI e chefe do Departamento de Logística Celular.

Na próxima etapa, os pesquisadores usaram a amostra de sangue para obter as plantas para cerca de um bilhão de nanobodos diferentes. No entanto, apenas uma pequena fração destes foi direcionada contra o alvo actual. Usando bacteriófagos, a equipe de Göttingen isolou os nanobodos específicos de GB e depois produziu candidatos individuais microbiologicamente. Estes foram posteriormente testados em Hamburgo por sua atividade antiviral.

“Durante esse processo, fomos capazes de identificar exatamente um nanobody que tem um forte efeito neutralizante. É particularmente emocionante que ele funcione contra o HSV-1 e o HSV-2”, relata Görlich.

Em Hamburgo, a equipe conseguiu elucidar a estrutura 3D do nativo do HSV-2 GB ligado ao nanoborpo. Esse modelo e outros modelos crio-EM altamente precisos para os estados de pré e pós-fusão-resolvidos com a ajuda da equipe de Maya Topf, chefe do departamento integrativo de virologia da LIV, UKE UND CSSB, que aplicou ferramentas computacionais avançadas para a construção e validação de modelos-refletindo insights em websites críticos de GB, descentralizando o mecanismo do mecanismo do mecanismo do mecanismo do mecanismo do mecanismo do mecanismo do mecanismo do mecanismo do mecanismo do mecanismo do mecanismo do mecanismo.

“Nossos resultados sugerem que a ligação do nanobody impede a proteína de mudar sua forma, que é a etapa necessária para fundir as membranas. Isso evita a infecção”, diz Grünewald.

As descobertas das equipes prometem uma nova abordagem para tratar e prevenir infecções por herpes. “Os nanobodos podem não apenas ser usados ​​para complementar os medicamentos existentes para o tratamento de infecções por herpes. No futuro, eles também poderiam proteger as pessoas em risco contra a infecção pelo herpes ou a recorrência de uma infecção latente”, diz Benjamin Vollmer, liderança do projeto no grupo de Grünewald e primeiro autor do estudo.

“Ainda há um longo caminho a percorrer, mas as pessoas com sistemas imunológicos fracos se beneficiarão ainda mais desses anticorpos inovadores. Isso inclui, por exemplo, recém-nascidos, indivíduos infectados pelo HIV e pessoas com câncer, doenças autoimunes ou um próximo transplante de órgãos”. Se, por exemplo, uma mulher grávida sofre de um herpesvírus ativo infecçãouma administração profilática dos nanobodos para a mãe expectante poderia proteger o recém -nascido de se infectar.

O Pedido de patente Desenvolver ainda mais os nanobodos para uso clínico e atrair parceiros do setor já foi arquivado.